飞行器制造技术

本发明专利技术提出一种吊运重物的飞行器，其升力既来自具有中间通道的圆环形气囊中的氦气，也来自能将空气向下吸过通道的螺旋桨装置。气囊上配备有水平推进器。在一种实施例中，螺旋桨装置包括由气囊支承的鞍座上的两台螺旋桨。而在另一实施例中，只采用一台螺旋桨，安装在悬挂在气囊下的吊篮上，水平推进器亦安装在吊篮上。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及将载荷吊起并在空中运输的工具，下文中将此类吊运工具简称为“飞行器”。用于运输目的的所谓“比空气还轻的”飞船及气球是人所共知的。此种飞行工具利用氦气或别的比重小于空气的气体获得升力。热气球亦为人们所熟悉，它利用空气受热时密度降底空气上升这一自然规律而取得浮力。然而总的来说，此类已知的运载工具由于很难做到精确操纵，所以迄今为止在商业性的起重和运输方面尚未得到广泛应用。在美国专利局的文献中存有许多此类用于空运载荷的先有技术的专利。例如，下列各项专利公布了将飞船和气球用于浮运木材作业的设想美国专利第3，221，897号(马瑟生)美国专利第3，249，237号(斯图尔特)美国专利第3，270，895号(斯图尔特)美国专利第3，369，673号(莫希尔)下列各项美国专利亦公布了轻于空气的气球的先有技术，此种气球一般呈圆形美国专利第3，941，384号(沃泼斯卡尔)美国专利第1，572，187号(库柏)美国专利第213，603号(阿普拉克辛)美国专利第3，558，083号(康利，等)使用喷气推进式的飞行器的设想见于美国专利第3，053，483号(斯塔默)和第3，152，777号(麦克里恩)。埃许(美国专利第4，326，681号)公布过一种软式飞船，它既利用热空气的升力，又利用比重小于空气的气体产生的升力。贝切勒(美国专利第3，658，278号)公布过一种货物运输系统，该系统用一个气球把一根可挠曲的电线从电源处一直拉接到一个运输装置;这个运输装置包括一个充有氦气的转子以及排放气体以产生运载能力的装置。本专利技术的一个目的乃是推出一种适用于商业性载荷运输的飞行器。本专利技术的飞行器具有一个大致呈圆环形的充气囊;中部是通道，位于气囊的顶面和底面之间;气囊中的气体以比重小于空气者为宜;螺旋桨装置由气囊支承，其安装的方式使其能将空气通过通道而往下排放，从而产生一个向下的矢量推力，将飞行器往上升举;螺旋桨装置能够调节，以改变向下的推力的大小，因此就能调节飞行器的飞行高度。在一个较好的实施例中，本专利技术的飞行器的升力既来自气囊中比重小于空气的气体，也来自螺旋桨装置产生的推力。一般认为，这种双重升力源不但能使这种飞行器承载较重的负荷，而且在使用中还能很简便地精确控制飞行高度。据信，这种飞行器的制造和使用将是廉价的。譬如说，可将飞行器设计成气囊中的气体提供足以支承飞行器自重的升力，而螺旋桨装置产生的推力只须能将载荷升举到所需的高度即可。在另一种情况下，亦可让气囊中的气体直接使飞行器在空载时具有上浮力，当然这样就会须要绳索或锚定装置以固定空载时的飞行器。气囊中的气体宜选用比空气轻的空气，如氦气，但这一点不是绝对的，例如，使用空气亦未尝不可。如果使用空气，亦可配备加热装置以取得升力。在较好的本专利技术实施例中，飞行器中配备有控制螺旋桨装置产生的矢量推力的方向的装置，以控制飞行器的姿态。另一种实施例还配备有能利用空气流过气囊顶面进入气囊的通道所产生的所谓“机翼效应”而获得额外升力的装置。为使本专利技术更易于理解，现提供若干附图。图例中说明的是若干较佳的实施例，以举例说明本专利技术。其中图1是根据本专利技术第一实施例的一个飞行器的上视透视图;图2是跟图1相应的下视透视图;图3为图1和2所示之飞行器的垂直截面图;图4是根据本专利技术第二实施例而设计的一架飞行器的下视透视图;图5是与图4相应的平面图，部份为截面图;图6为图4和图5中所示之飞行器的垂直截面图;图7为沿图6之7-7截取的垂直截面图;图8是根据本专利技术另一实施例设计的一架飞行器的视图，与图4大致图似;图9是沿喙图8的9-9线截取的垂直截面图;图10是图9中的一部份的放大详图;图11是沿图9中箭头11所示之方向而绘制的仰视图;以及图12是单独绘出的飞行器的平衡控制系统的平面图。首先请参阅图1到图3，其中描述的一架飞行器以编号20总括，气囊22大致呈圆环形。通道以24为总编号，位于气囊的顶面26和底面28之间。气囊中充有一种比重小于空气的气体(实际上用氦气)。图1和图3中所示的螺旋桨部件均以30标示，由气囊承载，其安装位置使其能将空气向下压过通道24，产生一向下的矢量推力，从而升举起气囊。在本实例中，配备有两架螺旋桨32和34，各以一台喷气式发动机36和38推动。发动机以常规方式控制以改变推力之大小，从而改变飞行器的飞行高度。该飞行器还配备有一对推进器，即喷气发动机42和44，由气囊承载，发动机42和44的安装方式使其能沿着大致水平方向推进该飞行器。现在请单独参看图3。气囊部份22主要包括一个非刚性的不透气袋46，大致呈环形。气袋一般保持充气状态，用压力充入氦气。气袋46用聚合物制成，在本实施例中使用的是商标为MYLAR的材料。鞍座部份(其形状在图1中最为清楚)横跨气袋的顶部，支承着螺旋桨32和34以及驱动螺旋桨的发动机。鞍座部份的总编号为48，包括一个细长的中间部份48a，其大致沿直径方向跨过圆环形气袋，并支承着螺旋桨32、34以及发动机36和38。48a的延长部份48b一直延伸到气袋侧面的一部份，并携带着发动机42和44。发动机的位置大约在圆环形气袋的中间平面上。鞍座部份还包括圆环形部件48c，48c复盖着气袋的顶面，事实上圆环形气袋的顶面的形状也取决于48c。这一圆环形部份48c也向下延伸到圆环形气袋的内侧面的一部份，这在图3中标示得最清楚，48c也限定了图3中边缘48d的开口部份24的形状。与通道24邻接的第二环状体50的截面亦呈拱形，和气袋46的弯度大致相吻合。气袋跟底部件(第二环状体)50和鞍座48之间用粘合剂固定，这样，当气袋处于已充气状态时，底部件和鞍座能部份地支承气袋。鞍座48和底部件50采用胶合结构，典型的此类结构采用环氧树脂粘结剂加上阿拉麦德(aramid)纤维(例如商标为KEVLAR者)。亦可考虑加入玻璃和/或碳纤维。其它可选择材料为铝和钛。圆环形气囊22内部还包含另一充气袋52，52包括一闭式管道结构，，大致位于圆环形的中心线上，由支承缆索54固定其位置。气袋52内含空气，可充气亦可排气，以调节气囊的浮力，与常规飞艇原理相同。当气袋52充气时，气袋46内的氦气密度增大，浮力减低。反之，将气袋52排气，则氦气密度随之降低，升力增大。当然，飞行器中应配备对气袋52进行充气和放气用的合适的气泵、动力源和控制设备。这些设备由鞍座携带，但由于它们不属于本专利技术之一部份，且与常规飞艇中使用者相似，因此为简结缘故，在图中不再单独标出。继续参看图3。由图中可见，由鞍座支撑的每一架升力螺旋桨32和34都位于一个相关的风道56，58的上部，风道56和58由鞍座向下伸展，汇聚于一个圆形气室60，后者大致位于圆环形气囊的中心部位。气室60具有两台层迭状的、旋转方向相反的、可沿着气室60的中心线自由旋转的螺旋桨62和64。这两台螺旋桨能在上述螺旋桨32和34的空气压力下作互为相反方向的旋转，从而使空气汇合成一股统一的向下定向气流;该气流进入排气管，排气管位于另一略呈圆锥形的管道66之内，其中央悬吊着一钟形管道部件68。这两个部件决定了它们之间的一圈狭窄的管道70的形状。管道70的形状大致为中空圆锥形，从而也就决定了圆环形气袋底部的排气喷嘴72的形状为一圆环形。因此，空气亦呈一圆环状气流或沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器，其特征是它包括：大致呈圆环形的一个气囊，位于通道的周围，该通道则位于气囊的顶面和底面之间，气囊中盛有比空气轻的气体；安装在气囊上的螺旋桨装置，其安装方式使其能把空气向下引导穿过通道，从而产生升举该飞行器的向下矢量推力；该 螺旋桨装置为可调节型，能改变推力的大小，从而改变飞行器的飞行高度；安装在气囊上主要适用于将飞行器作水平推进的推进装置。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器，其特征是它包括大致呈圆环形的一个气囊，位于通道的周围，该通道则位于气囊的顶面和底面之间，气囊中盛有比空气轻的气体；安装在气囊上的螺旋桨装置，其安装方式使其能把空气向下引导穿过通道，从而产生升举该飞行器的向下矢量推力；该螺旋桨装置为可调节型，能改变推力的大小，从而改变飞行器的飞行高度；安装在气囊上主要适用于将飞行器作水平推进的推进装置。2.根据权利要求1所提出的飞行器，其特征在于还配备一个由上述气囊之顶面支承的鞍座;鞍座至少有一部份大致沿径向跨过气囊的该顶面，上述螺旋桨装置即安装在其上;而位于该气囊直径部位两端的鞍座部份至少向下伸展到气囊两侧面的一部份，两端各安装一台推进器组，大致位于气囊的中间水平面上;该推进器组即为该飞行器的推进装置。3.根据权利要求2所提出的飞行器，其特征在于该鞍座还配备一圆环形部件，其伸展并复盖气囊的圆环形顶面;其截面弯曲，以吻合气囊的弯度;该鞍座的各部份联成一体，形成一个整体鞍座。4.根据权利要求2所提出的飞行器，其特征在于，上述螺旋桨装置由并列的第一和第二螺旋桨组成，其安装方式使其能将空气向下排入风道系统;该风道系统即形成穿过气囊的通道部份。5.根据权利要求4所提出的飞行器，其特征在于，上述风道系统包括第一和第二风道，每一风道接纳来自该螺旋桨装置之一的空气;上述风道汇聚到一共同气室;该气室中配备一对层迭安装的、沿相反方向自由转动的螺旋桨，将第一和第二风道中接受的空气混合;该风道装置且限定了排气管道的形状;该排气管道接受气室的空气，然后空气经其向下排出，以产生升举本飞行器的上述推力。6.根据权利要求5所提出的飞行器，其特征在于上述排气管道的截面呈圆环形，并限定在内外管道之间，在该排气管道的外端形成一个圆环状喷嘴;该内外管道之一可相对另一管道作水平移动，从而改变该喷嘴的形状，以控制飞行器的飞行姿态;飞行器还配备有致动器装置，连到上述可移动的风道管上，以便在飞行过程中根据所需要的飞行姿态来控制其位置。7.根据权利要求6提出的飞行器，其特征在于，该内风道部件大致呈钟罩形，其顶端悬挂在该风道之内，因此内风道可侧向位移，以改变该喷嘴形状;该致动器装置包括若干单独的致动器，分布于该内外风道之间，互相间隔地围绕着喷嘴，以控制该钟罩形内风道相对外风道的位置，外风道为固定部件。8.根据权利要求7提出的飞行器，其特征是它还配备有从该内风道向下伸展的、悬挂在内风道顶点的负荷悬吊装置。9.根据权利要求1提出的飞行器，其特征在于，该通道在邻近上端时向外扩展成喇叭状，逐渐跟圆环形(气囊)的顶面汇成一体，这样就使进入该通道的空气向内流过该顶面;其进一步特征还在于，该飞行器还包括一个位于通道之顶端中央的部件，其形状使该通道的上部之截面呈圆环形，并且通道的上部包括一狭窄的圆环形截面，从而产生某种文杜里效应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治宁科维奇，约翰爱德华沃林顿，戴尔克利福德克雷默，
申请(专利权)人：海斯塔航天发展公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]